TW201337307A - 近接感測器 - Google Patents

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Abstract

本發明之近接感測器於進行無觸摸式移動之情況下，若手或手指等被檢測物相對於近接感測器19自下朝上移動，則自發光元件10A 、10B分別射出之光藉由被檢測物而反射。受光元件32檢測其反射光而輸出檢測信號l 、2。其後，若被檢測物到達發光元件10C之上方，則受光元件32檢測發光元件10C之反射光而輸出檢測信號3。根據檢測信號1、2、3之輸出模式而檢測被檢測物之自下朝上之移動。

Description

近接感測器
本發明係關於一種檢測被檢測物之近接感測器。
近年來，個人數位助理等電子機器多數情況下是將針對各功能所製造之各模組組合而安裝於基板上，電子機器之高功能化正迅速地進展。又，就省資源化及可攜性之觀點而言，期待電子機器的薄型化及輕量化。
然而，由於形成電子電路之環氧玻璃基板等印刷配線基板形成為平面之構造，進而對於電子零件之安裝形態亦有制約，因此難以同時達成更高功能化、薄型化及輕量化。
於此種背景下，於射出成形品之表面上直接形成立體之電子電路之MID(Molded Interconnected Device，模製互連元件)之技術受到注目。MID技術可賦予用以安裝模組之模組基板作為機構零件之機械功能與作為配線電路基板之電氣功能。因此，根據MID技術，可同時實現電子機器之小型化與構成電子機器之模組基板之高精度化，進而，可削減模組基板之組裝步驟數。
又，移動終端或平板終端等電子機器中，作為近接感測器之一例，研究有搭載無觸摸式移動(touchless motion)功能之方法。無觸摸式移動功能係於使用者之手不觸摸移動終端或平板終端等電子機器之顯示器之情況下檢測使用者之手於該顯示器上於例如上下方向或左右方向上移動之情況之功能。
迄今為止，提供有一種受光元件，其搭載有驅動作為發光部之3個發光二極體(LED，Light Emitting Diode)元件，實現無觸摸式移動功能之驅動器。圖12(A)係說明習知之無觸摸式移動功能中之使用者之手之左右方向之動向之檢測動作的圖。圖12(B)係說明習知之無觸摸式移動功能中之使用者之手之上下方向之動向之檢測動作的圖。圖12(C)係說明相對於使用者之手之左右方向之動向之反射光之信號強度的圖。圖12(D)係說明相對於使用者之手之上下方向之動向之反射光之信號強度的圖，圖12(E)係說明各紅外發光元件(IrLED，Infrared Light Emitting Diode)101、102、103之發光時機的圖。
如圖12(A)所示般，於移動終端100之上部且移動終端100之框體內部，以相對於圖12(A)之紙面之橫方向及縱方向形成90°之角度之方式而配置有3個近紅外發光元件(IrLED)101、102、103。又，如圖12(A)所示般，於移動終端100之上部且移動終端100之框體內部，於橫方向之2個紅外發光元件101、102之間，配置有受光元件105。
3個紅外發光元件101、102、103如圖12(E)所示般，以週期10 ms~2000 ms之發光週期且以可變自由之發光時機分時地發光。如圖12(A)及圖12(C)所示般，若使使用者之手106相對於移動終端100自右向左移動，則受光元件105接收自位於右側之2個紅外發光元件102、103分時地發光之光之反射光。進而，受光元件105稍晚一點接收來自位於左側之1個紅外發光元件101之反射光。藉由該受光時機之偏差，而檢測使用者之手106之左右方向之移動。
同樣地，如圖12(C)及圖12(D)所示般，若使使用者之手106相對於移動終端100自上向下移動，則受光元件105接收自位於上側之2個紅外發光元件101、102分時地發光之光之反射光。進而，受光元件105稍晚一點接收來自位於下側之1個紅外發光元件103之反射光。藉由該受光時機之偏差，而檢測使用者之手106之上下方向之移動。
作為關於近接感測器之先前技術，已知有一種受發光一體型元件陣列，其具備：基板；複數個受光元件，其列狀地配置於該基板上；及複數個發光元件，其相對於每個受光元件對應複數個而設置且列狀地配置(例如參照專利文獻1)。該受發光一體型元件陣列以相對於來自列狀地設置之發光元件之光之檢測對象物之反射光之大小(光電流之大小)為基礎，對檢測對象物之位置進行檢測。
[先前技術文獻][專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-099950號公報
然而，於上述習知之近接感測器中，有如下問題。習知，於在移動終端或平板終端等電子機器上搭載無觸摸式移動功能之情況下，必須單個地於基板上配置作為各者之發光部之例如紅外發光元件。因此，組裝電子機器之裝置製造廠於設計基板時，必需決定各發光部與受光部之位置關係，且進行適合於該位置關係之發光部之發光時機(發光週期)之調整，必需進行繁瑣之設計。
又，專利文獻1中所記載之受發光一體型元件陣列檢測既定之方向(例如橫方向)中之檢測對象物之位置，不進行包含其他方向(例如縱方向)之檢測。
本發明係鑒於習知之情況而成者，其目的在於提供一種近接感測器，其可預先調整發光部之發光時機而使基板之設計變簡單，可高精度地檢測被檢測物。
本發明之第1近接感測器係檢測被檢測物之近接感測器，其具備：基板；至少3個發光部，該發光部以並非全部直線地排列之方式而配置於上述基板之面上且射出光；受光部，其以與上述至少3個發光部成為既定之位置關係之方式而配置於上述基板之面上，且接收自上述發光部射出而藉由上述被檢測物反射之光。
本發明之第2近接感測器之特徵在於：上述基板係藉由1射(1-shot)雷射輪廓去除法所製造之立體電路基板。
本發明之第3近接感測器之特徵在於：使上述至少3個發光部及上述受光部分別安裝於上述基板之表面上所形成之凹部。
本發明之第4近接感測器之特徵在於：上述受光部以自上述至少3個發光部射出而藉由上述被檢測物反射之反射光之受光模式為基礎，檢測上述被檢測物之移動。
本發明之第5近接感測器之特徵在於：自上述至少3個發光部所射出之光之發光量不同，上述受光部以上述反射之光之受光量為基礎，檢測相對於上述面垂直方向之上述被檢測物之距離。
本發明之第6近接感測器之特徵在於：載置有上述至少3個發光部之凹部為了自上述發光部所射出之光相對於上述受光部朝向外側而具有偏向上述外側之開口部。
本發明之第7近接感測器之特徵在於：於上述基板之面上，使上述受光部及3個上述發光部以成為矩形之四角之方式而配置。
本發明之第8近接感測器之特徵在於：於上述基板之面之中央配置有上述受光部，於上述受光部之周圍配置有4個上述發光部。
根據本發明，可預先調整發光部之發光時機而使基板之設計變簡單，可高精度地檢測被檢測物。
參照圖式對本發明之近接感測器之實施形態進行說明。
本實施形態之近接感測器係設置於移動終端或平板終端等電子機器之框體內部且檢測使用者之手或手指等被檢測物者。
(第1實施形態)
圖1係表示第1實施形態之近接感測器19中之發光元件及受光元件之配置的圖。近接感測器19係於立體電路基板1之上表面安裝至少3個發光元件10A、10B、10C與1個受光元件32而構成。如圖1所示般，於立體電路基板1之上表面，使3個發光元件10A、10B、10C與1個受光元件32配置於矩形之四角。即，立體電路基板1構成為具有：圓形之凹部(未圖示)，其係藉由安裝有各發光元件10A、10B、10C之電子電路之例如圓形之底部(底面)與包圍該底部(底面)之周圍之壁面而形成；及矩形之凹部(未圖示)，其係藉由安裝有受光元件32之電子電路之例如矩形之底部(底面)與包圍該底部(底面)之周圍之壁面而形成。
作為發光部之發光元件10A、10B、10C包括紅外發光元件，若供給驅動電流，則該紅外發光元件以(發光1)、(發光2)、(發光3)之順序以分時發射紅外線(例如近紅外線)。
作為受光部之受光元件32構成為具有光電二極體、及用以驅動光電二極體之驅動器電路。該驅動器電路如下述般，具有無觸摸式移動功能、及檢測至被檢測物為止之距離之功能。
又，近接感測器19係藉由如下方法製造：於藉由根據MID技術之製造步驟所製造之立體電路基板1上，安裝發光元件10A、10B、10C及受光元件32(參照圖4)。
圖2係使用立體電路基板之剖面圖時間序列地說明第1實施形態中之藉由1射雷射輪廓去除法製造立體電路基板之步驟之前半部分的圖。圖3係使用立體電路基板之剖面圖時間序列地說明第1實施形態中之藉由1射雷射輪廓去除法製造立體電路基板之步驟之後半部分的圖。
1射雷射輪廓去除法為如下方法：進行1次射出成形，以雷射光照射所射出成形之基板上之安裝有目標之電子電路之電路圖案之周圍之輪廓，使所需之金屬之層或膜形成而製造立體電路基板。
圖2及圖3中，為了使立體電路基板1之製造步驟之說明簡單，例如著眼於發光元件10A說明圖1所示之一體安裝有發光元件10A、10B、10C及受光元件32之立體電路基板1之製造步驟。但是，圖2及圖3之說明可適用於圖1所示之一體安裝有發光元件10A、10B、10C及受光元件32之立體電路基板1之製造步驟。
藉由1射雷射輪廓去除法之立體電路基板之製造步驟(製造方法)係按照以下之(步驟1)~(步驟6)之製程之順序進行。
(步驟1)一次成形之製程中，於射出成形機中，例如設置有模具A與模具B作為與安裝有發光元件10A之立體電路基板1之凹部之形狀一致之模具，於模具A與模具B之間之空間注入可鍍敷之樹脂材料。樹脂材料係使用例如聚鄰苯二甲醯胺(PPA，polyphthalamide)、氧化鋁(Al2O3)及氮化鋁(AlN)。(步驟1)之製程係準備本實施形態之準備立體電路基板1之步驟，藉由該製程使作為本實施形態之立體電路基板1之基底(一次成形品)之樹脂基板5成形。再者，作為準備之步驟，不限定於藉由(步驟1)之一次成形之製程將樹脂基板5射出成形之步驟，例如亦包含使用自第三者(例如製造委託者等)購買之樹脂基板5之步驟。如圖2所示般，於樹脂基板5上，與模具A及模具B之形狀一致而形成有研缽狀之凹部5a。
圖4係表示使用模具A與模具B使樹脂基板5成形之情況的圖。於模具A上，形成有與樹脂基板5之凹部5a抵接之凸部11a。預先將該凸部11a之前端面11b研磨成平坦之面，進而亦預先將凸部11a之側面11c研磨成平滑之面或曲面。
(步驟1)之製程藉由使用具有預先經研磨之前端面11b及側面11c之模具A，可於所射出成形之樹脂基板5之凹部5a形成作為底部之平滑之底面5b及平滑之壁面5c。
再者，(步驟1)之製程中，於所射出成形之樹脂基板5之凹部5a，亦可形成平滑之底面5b及曲面地平滑之壁面5c。又，(步驟1)之製程與(步驟2)之製程之間，較佳為對作為一次成形品之樹脂基板5進行電漿處理。藉此，樹脂基板5之表面將活性化。
(步驟2)一次成形之製程之後之金屬化之製程中，藉由濺鍍而於樹脂基板5之表面或整個面上形成例如Cu薄膜(銅薄膜)7。(步驟2)之製程中，形成於樹脂基板5之表面或整個面上之Cu薄膜7之厚度例如為0.3 μm。由於(步驟1)之製程中使用經研磨之模具A，因此樹脂基板5之凹部5a之表面(底面5b、壁面5c)平滑地形成。因此，於(步驟2)之製程中，形成於樹脂基板5之表面之Cu薄膜7亦同樣地平滑地形成。
(步驟3)金屬化之製程之後之雷射圖案化之製程中，對於Cu薄膜7，藉由雷射光將包括形成安裝有目標之發光元件10A之電子電路之電路圖案之部位之既定範圍之輪廓8之部分去除。該既定範圍係自樹脂基板5之凹部5a之左側表面之一部分擴及凹部5a之左側之壁面5c、底面5b、凹部5a之右側之壁面5c、樹脂基板5之右側表面之一部分(未圖示)之範圍(參照圖2之(步驟3))。
再者，圖2中圖示有著眼於發光元件10A之製造製程，於該圖中雖未詳細地圖示，但本實施形態之立體電路基板1中，於立體電路基板1之該圖右側同樣地形成有安裝有發光元件10B之電子電路之凹部。上述既定範圍之右端成為安裝有發光元件10B之電子電路之凹部(未圖示)之左側表面之一部分。其結果，於樹脂基板5之底面5b殘留有經去除上述既定範圍之輪廓8之部分之Cu薄膜7b，於樹脂基板5之側面及背面殘留有Cu薄膜7d。
(步驟4)雷射圖案化之製程之後之電解Cu鍍敷之製程中，對包括安裝有目標之發光元件10A之電子電路之供電部分之既定範圍(參照上述)進行電解Cu(銅)鍍敷。藉由該電解Cu鍍敷，於由包括安裝有目標之發光元件之電子電路之供電部分之既定範圍之輪廓8之部分所包圍之Cu薄膜7b上較厚地附著有Cu鍍敷層9b，即，形成具有既定之厚度之Cu鍍敷層9b(參照圖2之(步驟4))。(步驟4)之製程中，Cu鍍敷層9之厚度為12 μm。
再者，由於(步驟1)之製程中使用經研磨之模具，因此成為Cu鍍敷層9b之基底部分之樹脂基板5之成形面及進而成形於該成形面上之Cu薄膜7b之表面平滑。因此，Cu鍍敷層9b之厚度亦可比較薄。
(步驟5)電解Cu鍍敷之製程之後之蝕刻製程中，對前一個步驟之電解Cu鍍敷之步驟中形成有Cu鍍敷層9b之樹脂基板5進行等向性或異向性之蝕刻。藉由(步驟5)之蝕刻，而Cu鍍敷層9b之表面會例如厚度2 μm左右一樣地熔融，因此變平滑。藉此，Cu鍍敷層9b之厚度成為10 μm。
又，該(步驟5)之蝕刻製程中，除Cu鍍敷層9b以外亦對形成於樹脂基板5之表面之一部分、側面及背面之Cu薄膜7d進行蝕刻。藉此，削薄形成於樹脂基板5之表面之一部分、側面及背面之Cu薄膜7。
(步驟6)最後，蝕刻製程之後之電解Ni-Au鍍敷之製程中，藉由電解鍍敷而形成鎳(Ni)之鍍敷層，於鎳(Ni)之鍍敷層上，進而形成金(Au)之鍍敷層。
更具體而言，藉由瓦特浴對形成於包括安裝有目標之發光元件10A之電子電路之供電部分之既定範圍上之Cu鍍敷層9b進行電解Ni鍍敷。藉此，於Cu鍍敷層9b上形成Ni鍍敷層14(參照圖3之(步驟6))。(步驟6)之製程中，使用瓦特浴，於樹脂基板5之凹部5a之底面5b及壁面5c上形成Ni鍍敷層14，藉此可實現非常高之光澤性，進而可使其平坦且平滑。再者，如上述般，壁面5c亦可不為平面而為曲面。
進而，(步驟6)之製程中，對Ni鍍敷層14之上進行電解Au鍍敷。藉此，於形成於樹脂基板5之凹部5a之底面5b及壁面5c上之各Ni鍍敷層14上，進而形成各Au鍍敷層16(金膜)。
藉由圖2及圖3之1射雷射輪廓去除法，本實施形態之立體電路基板1於包括安裝有目標之發光元件10A之電子電路之供電部分之既定範圍內，依序形成Cu薄膜7b、Cu鍍敷層9b、Ni鍍敷層14及Au鍍敷層16。因此，本實施形態之立體電路基板1於作為用以反射來自發光元件10A之光之反射面而設置之樹脂基板5之壁面5c上，依序形成Cu薄膜7b、Cu鍍敷層9b、Ni鍍敷層14及Au鍍敷層16。
經過此種製程，製造藉由1射雷射輪廓去除法之立體電路基板1。再者，Cu薄膜7b、藉由電解鍍敷而較厚地附著之Cu鍍敷層9b、及蝕刻後之Cu鍍敷層9b之厚度為一例，並不限定於該數值。
圖5係表示於立體電路基板1上安裝有發光元件10A、10B、10C及受光元件32之近接感測器19之剖面構造的剖面圖。圖5(A)表示自圖1之箭頭A-A線方向觀察之情況。圖5(B)係表示自圖1之箭頭B-B線方向觀察之情況下之剖面構造的剖面圖。
於凹部5aA、5aB、5aC分別安裝(載置)發光元件10A、10B、10C，於凹部5aD安裝受光元件32。以下說明中，於無需特別區分凹部5aA、5aB、5aC之情況下，僅稱作凹部5a。
發光元件10安裝於Au鍍敷層16上，發光元件10與Au鍍敷層16係藉由接著劑17而固定。自發光元件10所射出之光直接射出或於形成於凹部5aA、5aB、5aC之各壁面之反射面上被鏡面反射，以抑制擴散之狀態向前方(圖中為上方)射出。該射出之光藉由使用者之手指或手等被檢測物所反射之反射光之一部分入射至受光元件32，藉由受光元件32進行檢測。
本實施形態中，將3個發光元件10A、10B、10C以按照預先所設定之發光時機(例如，發光週期=200[msec])分時地發光之方式設定。又，3個發光元件10A、10B、10C不同時發光，為了避免光之干擾，較佳為例如於1[msec]之範圍內時間性地錯開而依序發光。
圖6係表示無觸摸式移動之檢測時藉由近接感測器19內之受光元件32所檢測之檢測信號的時序圖。縱軸表示檢測信號之大小，橫軸表示時間。圖6(A)表示被檢測物自圖1所示之近接感測器19之下側朝上側移動之情況。
首先，於被檢測物自圖1所示之近接感測器19之下側朝上側移動之情況下，受光元件32檢測自發光元件10A、10B分別射出之光藉由被檢測物所反射之反射光，輸出檢測信號1、2。檢測信號1、2、3對應於自發光元件10A、10B、10C所射出之光之順序，即(發光1)、(發光2)、(發光3)之順序。進而，檢測信號1、2、3係內置於受光元件32之驅動器電路以藉由受光元件32之光電轉換所產生之電能量為基礎而生成並輸出之信號。
如圖6(A)所示般，只要被檢測物位於如遮擋發光元件10A、10B之上方(圖1之紙面之表面方向，以下同樣)之位置而反射來自發光元件10A、10B之光，則針對每個上述發光週期皆輸出檢測信號1、2。
若被檢測物通過發光元件10A、10B之上方，到達如遮擋發光元件10C之位置，則受光元件32檢測自發光元件10C射出而藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號3。
內置於受光元件32之驅動器電路能夠以此種檢測信號1、2、3之輸出模式(受光模式)為基礎，判斷被檢測物係自圖1所示之近接感測器19之下側朝上側移動。
圖6(B)表示被檢測物自圖1所示之近接感測器19之上側朝下側移動之情況。同樣地，於被檢測物自圖1所示之近接感測器19之下側朝上側移動之情況下，受光元件32檢測自發光元件10C所射出之光藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號3。
如圖6(B)所示般，只要被檢測物位於如遮擋發光元件10C之上方之位置而反射來自發光元件10C之光，則每個上述發光週期皆輸出檢測信號3。
若被檢測物通過發光元件10C之上方，到達如遮擋發光元件10A、10B之位置，則受光元件32檢測自發光元件10A、10B分別射出而藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號1、2。
內置於受光元件32之驅動器電路能夠以此種檢測信號1、2、3之輸出模式(受光模式)為基礎，判斷被檢測物係自圖1所示之近接感測器19之上側朝下側移動。
又，不限定於被檢測物於上下方向上移動之情況，於左右方向上移動之情況下亦可同樣地以檢測信號1、2、3之輸出模式(受光模式)為基礎，判斷被檢測物之移動方向(參照圖7)。圖7係表示無觸摸式移動之檢測時藉由近接感測器內之受光元件所檢測之檢測信號的時序圖。圖7(A)係被檢測物自圖1所示之近接感測器之右側朝左側移動之情況。圖7(B)係被檢測物自圖1所示之近接感測器之左側朝右側移動之情況。
於被檢測物自圖1所示之近接感測器19之右側朝左側移動之情況下，受光元件32檢測自發光元件10B、10C所射出之光藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號2、3。
如圖7(A)所示般，只要被檢測物位於如遮擋發光元件10B、10C之上方之位置而反射來自發光元件10B、10C之光，則每個上述發光週期皆輸出檢測信號2、3。
若被檢測物通過發光元件10B、10C之上方，到達如遮擋發光元件10A之位置，則受光元件32檢測自發光元件10A所射出而藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號1。
內置於受光元件32之驅動器電路能夠以此種檢測信號1、2、3之輸出模式(受光模式)為基礎，判斷被檢測物係自圖1所示之近接感測器19之右側朝左側移動。
進而，於被檢測物自圖1所示之近接感測器19之左側朝右側移動之情況下，受光元件32檢測自發光元件10A所射出之光藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號1。
如圖7(B)所示般，只要被檢測物位於如遮擋發光元件10A之上方之位置而反射來自發光元件10A之光，則每個上述發光週期皆輸出檢測信號1。
若被檢測物通過發光元件10A之上方，到達如遮擋發光元件10B、10C之位置，則受光元件32檢測自發光元件10B、10C分別射出而藉由被檢測物反射之反射光，輸出檢測信號2、3。
內置於受光元件32之驅動器電路能夠以此種檢測信號1、2、3之輸出模式(受光模式)為基礎，判斷被檢測物係自圖1所示之近接感測器19之左側朝右側移動。
進而，省略詳細之說明，內置於受光元件32之驅動器電路於被檢測物於自圖1所示之近接感測器19之例如左上側向右下側傾斜45°之方向上移動之情況下，亦可同樣地判斷被檢測物之移動方向。
再者，本實施形態中，由於供給至發光元件10A、10B、10C之驅動電流值統一於相同值，因此受光元件32檢測自發光元件10A、10B、10C所射出之光而輸出之檢測信號之大小大致相同。
如此，根據第1實施形態之近接感測器19，可藉由將構成近接感測器19之發光元件10A、10B、10C及受光元件32安裝於1個立體電路基板1上而實現一體封裝化。因此，於近接感測器19之製造過程中，可使3個發光元件之位置關係固定，可高精度地實現3個發光元件之定位。因此，可預先調整發光部之發光時機而使基板之設計變簡單，可高精度地檢測被檢測物。
又，由於使用1射雷射輪廓去除法製造立體電路基板1，因此可實現高功能化、薄型化及輕量化。
又，由於使3個發光元件與1個受光元件安裝於立體電路基板1之凹部，因此位置關係之固定變容易。
又，由於3個發光元件10A、10B、10C與1個受光元件32為既定之位置關係，此處為配置於矩形之四角，因此成為小型化之構成，而且無觸摸式移動之檢測時，縱方向與橫方向之檢測變容易。再者，作為既定之位置關係，為非直線地排列之配置即可，可為任意之配置。
(第2實施形態)
第1實施形態中，顯示了可檢測使手或手指等被檢測物沿裝入有近接感測器之電子機器之顯示器之表面移動之無觸摸式移動之近接感測器。第2實施形態中，顯示除可檢測無觸摸式移動以外，亦可檢測自裝入有近接感測器之電子機器之顯示器之表面至位於垂直方向(Z軸方向)上之被檢測物之距離之近接感測器。
圖8係表示第2實施形態之近接感測器19A中之發光元件10A、10B、10C及受光元件32之配置的圖。由於第2實施形態之近接感測器19A具有與第1實施形態之近接感測器19大致同樣之構成，因此對於與第1實施形態相同之構成元件使用相同之符號。
第2實施形態之近接感測器19A中，自3個發光元件10A、10B、10C所射出之近紅外線之光量(強度)不同。即，發光元件10A、10B、10C之發光量分別成為「弱」、「強」、「中」。
因此，自發光元件10B所射出之近紅外線到達最遠之距離(遠距離)，自發光元件10C所射出之近紅外線到達中距離，自發光元件10A所射出之近紅外線僅到達近距離。本實施形態中，使發光元件10A、10B、10C之射出光之光量根據供給至各發光元件10A、10B、10C之驅動電流之大小而可變。
圖9係表示相對於至被檢測物為止之距離之受光元件32之檢測信號之變化的圖表。圖9(A)係表示受光元件32之檢測信號之一例的圖表。於被檢測物位於近(短)距離之情況下，受光元件32接收來自所有發光元件10A、10B、10C之反射光，輸出所有檢測信號1、2、3。又，於被檢測物位於中距離之情況下，受光元件32檢測來自發光元件10B、10C之反射光，輸出檢測信號2、3。進而，於被檢測物位於遠距離之情況下，受光元件32僅檢測來自發光元件10B之反射光，輸出檢測信號2。
圖9(B)係表示受光元件32之檢測信號之另外一例的圖表。又，受光元件32亦可如圖9(B)所示般輸出檢測信號之信號值之累計值，該檢測信號係基於以來自各發光元件之反射光之光量為基礎進行光電轉換而產生之電能量。
具體而言，於至被檢測物為止之距離較近(短距離)之情況下，受光元件32接收來自所有發光元件10A、10B、10C之反射光，輸出相當於圖9(A)所示之所有檢測信號1、2、3之累計值之檢測信號。又，於至被檢測物之距離略微較遠(中距離)之情況下，受光元件32接收來自發光元件10B、10C之反射光，輸出相當於圖9(A)所示之檢測信號2、3之累計值之檢測信號。進而，於至被檢測物為止之距離較遠(遠距離)之情況下，受光元件32接收來自發光元件10B之反射光，輸出相當於圖9(A)所示之檢測信號2之檢測信號。
受光元件32以預先所設定之檢測信號之複數個閾值S1、S2、S3與對應於反射光之檢測信號之信號值為基礎，判斷至被檢測物為止之距離為短距離、中距離及遠距離中之哪一個。具體而言，受光元件32於檢測信號之信號值為閾值S1以上而未達閾值S2之情況下，判斷至被檢測物為止之距離為遠距離。同樣地，受光元件32於檢測信號之信號值為閾值S2以上而未達閾值S3之情況下，判斷至被檢測物為止之距離為中距離。進而，受光元件32於檢測信號之信號值為閾值S3以上之情況下，判斷至被檢測物為止之距離為近距離。
再者，受光元件32於反射光量為考慮到外光等之雜訊而設定之閾值S1以下之情況下，以不藉由驅動器電路輸出檢測信號之方式設定。
如此，根據第2實施形態之近接感測器19A，不僅可檢測被檢測物之無觸摸式移動，亦可檢測相對於近接感測器19A之上表面垂直之方向(Z軸方向)中之被檢測物之距離。因此，為了檢測Z軸方向之距離，無需設置另外之感測器，不增加零件件數即可解決問題。
再者，本實施形態中，發光元件10A、10B、10C係橫方向與縱方向成為90°之直角地配置，但於僅檢測距離之情況下，並不特別限定面內中之發光元件之位置關係，可任意地配置。
又，本實施形態中，判別遠距離、中距離、短距離之3個距離，但亦可藉由相對於受光元件之檢測信號之信號位準(受光量)設定好複數個閾值而進行更細緻之距離之判別。例如，亦可藉由相對於具有「強」之發光量之發光元件10B之檢測信號之信號位準設定好複數個閾值而將遠距離區分為2個以上之距離。該情況於中距離、短距離中亦為同樣。
(第3實施形態)
第1實施形態之近接感測器中，安裝有發光元件之立體電路基板之凹部之壁面形成為研缽狀。第3實施形態之近接感測器中，分別安裝有複數個發光元件之立體電路基板之複數個凹部之壁面為了使自各發光元件所射出之光不直接被受光元件接收而以相對於受光元件向外側傾斜之方式形成。即，立體電路基板之凹部之開口部偏向一方。
圖10係表示第3實施形態之近接感測器19B中之分別安裝有複數個發光元件10A、10B、10C之立體電路基板1之複數個凹部之形狀、及自各發光元件10A、10B、10C所射出之光之射出方向的圖。圖10(A)係近接感測器19B之俯視圖。圖10(B)係圖10(A)之箭頭C-C線方向之剖面圖。第3實施形態之近接感測器19B除立體電路基板1之凹部之壁面之形狀以外，具有與第1實施形態之近接感測器19相同之構成。
形成於樹脂基板5上之凹部5aA、凹部5aB及凹部5aC為了自分別位於焦點之發光元件10A、10B、10C分別射出之光反射而接近於平行光而形成於離抛物面較近之面上。該抛物面為了來自各發光元件之光成為平行光而較佳為例如抛物線形狀。本實施形態中，凹部5aA、凹部5aB之中心軸分別相對於垂直於樹脂基板5之面之Z軸於橫方向之外側(圖10中為(A)之左方向、右方向)傾斜約30°。又，雖然圖10(B)中未圖示，但凹部5aC之中心軸相對於Z軸，於縱方向之外側(圖10(A)之上方向)傾斜約30°。
如此，凹部5aA、5aB、5aC分別具有偏向外側之開口部。因此，自發光元件10A、10B、10C分別射出之光雖然擴散至外側，但不會干擾地入射至被檢測物。藉此，近接感測器19B可抑制光之干擾，可防止被檢測物之誤檢測。
再者，凹部5aA、凹部5aB、凹部5aC之中心軸亦可如圖10(C)所示般，以分別朝向角方向之外側(圖10(C)之右上方向、左下方向、右下方向)之方式傾斜。藉此，近接感測器19B能夠以不使來自發光元件10A、10B、10C之光干擾之方式射出光。
如此，根據第3實施形態之近接感測器19B，可抑制自複數個發光元件所射出之光之干擾，可適當地識別藉由被檢測物所反射之反射光係自哪個發光元件所射出者。
(第4實施形態)
第1~第3實施形態之近接感測器中，顯示了發光元件為3個之情況，但發光元件之數量為3個以上即可，其數量為任意。第4實施形態中，表示於基板之中央配置有受光元件，於其周圍配置有4個發光元件之近接感測器。
圖11是表示第4實施形態之近接感測器29A中之發光元件及受光元件之配置的圖。圖11(A)係近接感測器29A之俯視圖。圖11(A)所示之近接感測器29A中，凹部25A、25B、25C、25D之壁面以分別朝向橫方向(圖11(A)之左方向、右方向)或縱方向(圖11(A)之上方向、下方向)之外側之方式形成。
又，圖11(B)所示之近接感測器29B中，凹部35A、35B、35C、35D之壁面以分別朝向角方向(圖11(B)之左方向、下方向、右方向、上方向)之外側之方式形成。圖11(B)係第4實施形態之變形例之近接感測器29B的俯視圖。
根據第4實施形態中之近接感測器29A，於檢測無觸摸式移動之情況下，於被檢測物自相對於橫方向或縱方向傾斜45°之方向移動時，藉由受光元件32所檢測之檢測信號之輸出模式相同。因此，可提高上下方向、左右方向、右斜45°方向、左斜45°方向即4個方向之檢測能力。又，由於立體電路基板1之凹部之壁面相互朝向外側，因此可抑制自4個發光元件所射出之光之混合。
以上，一面參照圖式一面對各種實施形態進行了說明，當然本發明並不限定於該等之例。可知業者於申請專利範圍中所記載之範疇內可想到各種變更例或修改例，理解為該等亦當然屬於本發明之技術範圍內。
例如，上述實施形態中，表示了藉由1射雷射輪廓去除法製造立體電路基板之情況，但並不限定於該方法。作為製造立體電路基板之方法，亦可使用進行2次射出成形而進行製造之2射法。又，亦可使用藉由沿電路圖案照射雷射，僅於雷射照射部使鍍敷析出而形成電路之雷射直接成型(LDS，Laser-Direct-Structuring)法。
再者，本申請案係基於2012年1月13日申請之日本專利申請案(日本專利特願2012-005554)者，其內容以參考的形式併入本文中。
(產業上之可利用性)
本發明係一種檢測被檢測物之近接感測器，其可預先調整發光部之發光時機而使基板之設計變簡單，可高精度地檢測被檢測物，較為有用。
1．．．立體電路基板
5．．．基板
5a、5aA、5aB、5aC、5aD、25A、25B、25C、25D．．．凹部
5b．．．底面
5c．．．壁面
7、7b、7d．．．Cu薄膜
8．．．輪廓
9、9b．．．Cu鍍敷層
10A、10B、10C．．．發光元件
11a．．．凸部
11b．．．前端面
11c．．．側面
14．．．Ni鍍敷層
16．．．Au鍍敷層
17．．．接著劑
19、19A、19B、29A、29B．．．近接感測器
32、105．．．受光元件
101、102、103．．．近紅外發光元件
106．．．使用者之手
圖1係表示第1實施形態之近接感測器中之發光元件及受光元件之配置的圖。
圖2係使用立體電路基板之剖面圖時間序列地說明第1實施形態中之藉由1射雷射輪廓去除法製造立體電路基板之步驟之前半部分的圖。
圖3係使用立體電路基板之剖面圖時間序列地說明第1實施形態中之藉由1射雷射輪廓去除法製造立體電路基板之步驟之後半部分的圖。
圖4係表示使用模具A與模具B使樹脂基板成形之情況的圖。
圖5係表示於立體電路基板上安裝有發光元件及受光元件之近接感測器之剖面構造的剖面圖，(A)係表示自圖1之箭頭A-A線方向觀察之情況下之剖面構造的剖面圖，(B)係表示自圖1之箭頭B-B線方向觀察之情況下之剖面構造的剖面圖。
圖6係表示無觸摸式移動之檢測時藉由近接感測器內之受光元件所檢測之檢測信號之時序圖，(A)係被檢測物自圖1所示之近接感測器之下側朝上側移動之情況，(B)係被檢測物自圖1所示之近接感測器之上側朝下側移動之情況。
圖7係表示無觸摸式移動之檢測時藉由近接感測器內之受光元件所檢測之檢測信號的時序圖，(A)係被檢測物自圖1所示之近接感測器之右側朝左側移動之情況，(B)係被檢測物自圖1所示之近接感測器之左側朝右側移動之情況。
圖8係表示第2實施形態之近接感測器中之發光元件及受光元件之配置的圖。
圖9係表示相對於至被檢測物之距離之受光元件之檢測信號之變化的圖表，(A)係表示受光元件之檢測信號之一例的圖表，(B)係表示受光元件之檢測信號之另外一例的圖表。
圖10係表示第3實施形態之近接感測器中之分別安裝有複數個發光元件之立體電路基板之複數個凹部之形狀、及自各發光元件所射出之光之射出方向的圖，(A)係近接感測器的俯視圖，(B)係圖10(A)之箭頭C-C線方向之剖面圖，(C)係第3實施形態之變形例之近接感測器的俯視圖。
圖11係表示第4實施形態之近接感測器中之發光元件及受光元件之配置的圖，(A)係近接感測器的俯視圖，(B)係第4實施形態之變形例之近接感測器的俯視圖。
圖12(A)係說明習知之無觸摸式移動功能中之使用者之手之左右方向之動向之檢測動作的圖，(B)係說明習知之無觸摸式移動功能中之使用者之手之左右方向之動向之檢測動作的圖，(C)係說明相對於使用者之手之左右方向之動向之反射光之信號強度的圖，(D)係說明相對於使用者之手之上下方向之動向之反射光之信號強度的圖，(E)係說明各紅外發光元件之發光時機的圖。
1．．．立體電路基板
10A、10B、10C．．．發光元件
19．．．近接感測器
32．．．受光元件

Claims (8)

  1. 一種近接感測器，其為檢測被檢測物者，其具備：基板；發光部，其以並非全部直線排列之方式安裝於上述基板之面上，射出光，且為至少3個；及受光部，其與上述至少3個發光部構成既定之位置關係而安裝於上述基板之面上，並接收自上述發光部射出而藉由上述被檢測物反射之反射光。
  2. 如申請專利範圍第1項之近接感測器，其中，上述基板係藉由1射(1-shot)雷射輪廓去除法所製造之立體電路基板。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之近接感測器，其中，上述至少3個發光部及上述受光部分別安裝於形成在上述基板之表面上之凹部。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之近接感測器，其中，上述受光部以自上述至少3個發光部射出而藉由上述被檢測物反射之反射光的受光模式為基礎，檢測上述被檢測物之移動。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之近接感測器，其中，自上述至少3個發光部所射出之光之發光量不同，上述受光部以上述反射之光之受光量為基礎，檢測相對於上述面垂直方向之上述被檢測物之距離。
  6. 如申請專利範圍第3項之近接感測器，其中，載置有上述至少3個發光部之凹部為了使自上述發光部所射出之光相對於上述受光部朝向外側而具有偏向上述外側之開口部。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之近接感測器，其中，於上述基板之面上，上述受光部及3個上述發光部以成為矩形之四角之方式配置。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之近接感測器，其中，於上述基板之面之中央配置有上述受光部，於上述受光部之周圍配置有4個上述發光部。
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